(57)【要約】【課題】  電池管理システムの回路構成を単純化し、安定性を高め、規格化を通じて構成を単純化する。【解決手段】  複数の単位電池(2)と、各々の単位電池に提供されて単位電池を保護する保護回路(16)と、単位電池と電気的に連結される電池管理システム(42)とを含んで成る。【選択図】            図２
2006012805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と陰極板及び二つの極板の間に位置する隔離板を含む電極群と、
電極群を受納するケースと、
ケースを密封するキャップ組立体を含む複数の単位電池と、
前記各々の単位電池に提供されて単位電池を保護する保護回路と、
前記単位電池と電気的に連結される電池管理システムとを含むことを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記各々の単位電池が前記保護回路を覆うモールディング部をさらに含み、
前記モールディング部外側に前記保護回路と連結された正極端子及び負極端子が突出されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記各々の単位電池が前記保護回路を覆うモールディング部をさらに含み、
前記電池管理システムが前記複数の単位電池上部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記複数の単位電池上部で前記電池管理システムを覆う前面モールディング部をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記電池管理システムが前記複数の保護回路上部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記複数の単位電池上部で前記複数の保護回路と前記電池管理システムを覆う前面モールディング部をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記保護回路が前記キャップ組立体上部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記単位電池が電気自動車用またはハイブリッド電気自動車用二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項９】
正極板と陰極板及び二つの極板の間に位置する隔離板を含む電極群と、
前記電極群を収納するケースと、
前記ケースを密封するキャップ組立体と、
前記正極板及び前記陰極板と電気的に連結される保護回路と、
前記保護回路と電気的に連結される正極端子及び負極端子とを含むことを特徴とする二次電池。
【請求項１０】
前記保護回路を覆うモールディング部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記保護回路と前記モールディング部が前記キャップ組立体上部に位置することを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記モールディング部は樹脂硬化物で形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記モールディング部はエポキシ樹脂で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記二次電池は電気自動車用またはハイブリッド電気自動車用であることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池及び電池モジュールに関し、より詳しくは複数の単位電池を電気的に連結して構成した電池モジュール及び電池モジュールで単位電池として使用される二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用する高出力二次電池が開発されている。また、大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車などのモータ駆動として使用できるように高出力二次電池を複数個直列に連結して大容量の二次電池を構成している。
【０００３】
このように一つの大容量二次電池（以下、‘電池モジュール’と言う）は通常直列に連結される複数の二次電池（以下、‘単位電池’と言う）で形成される。
【０００４】
各々の単位電池は正極板と陰極板が隔離板を間に置いて位置する電極群と、電極群が内蔵される空間を備えるケースと、ケースに結合されてこれを密閉するキャップ組立体と、キャップ組立体上部に突出され、電極群に備えられた正極板及び陰極板と各々電気的に連結される正極端子及び負極端子を含む。
【０００５】
単位電池が角形電池である場合、通常電池モジュールにおける各々の単位電池は正極端子及び負極端子が隣接した単位電池の正極端子及び負極端子と互いに交差するように配列される。そして互いに隣接した二つの単位電池の正極端子と負極端子が導電体に連結されて電池モジュールを構成する。
【０００６】
ここで、電池モジュールは数個から多くは数十個の単位電池を備える。したがって、電池モジュールは各々の単位電池から発生する熱を放熱させるための冷却構造と、安全手段及びシステム回路などを備えなければならないために電池モジュール体積が大きくなるという問題点がある。
【０００７】
また、単位電池の個数が多い電池モジュールでは各単位電池の過放電、過充電、過電流、過大圧力及び過熱を防止するために入力または出力電流を制限する別途の電池管理システム（以下、説明の便宜のために‘ＢＭＳ’と言う）を設置している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来構造の場合、前記ＢＭＳが各単位電池の充放電時に適正電流が印加できるように充放電制御のための回路と共に各単位電池の異常作動時に単位電池を保護するための保護回路を内蔵している。したがって、従来のＢＭＳは回路構成が複雑で設計が難しいという短所がある。特に、電気自動車用やハイブリッド電気自動車用のように大容量が要求される電池モジュールの場合、単位電池の個数が多くなってＢＭＳの単純化が至急であるのが実情である。
【０００９】
そこで、本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＢＭＳの回路構成を単純化し、安定性を高め、規格化を通じて構成を単純化することができる二次電池及び電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、正極板と陰極板及び二つの極板の間に位置する隔離板を含む電極群と、電極群を収納するケースと、ケースを密封させるキャップ組立体を含む複数の単位電池と、各々の単位電池に提供されて単位電池を保護する保護回路と、単位電池と電気的に連結される電池管理システムを含む電池モジュールとを提供する。
【００１１】
前記各々の単位電池は保護回路を覆うモールディング部をさらに含む。この時、モールディング部外側に保護回路と連結された正極端子及び負極端子が突出されて位置する。
【００１２】
前記電池管理システムは複数の単位電池上部に位置できる。この場合、前面モールディング部が複数の単位電池上部で電池管理システムを覆いながら形成される。
【００１３】
また、前記電池管理システムが複数の保護回路上部に位置し、前面モールディング部が複数の単位電池上部で複数の保護回路と電池管理システムを覆いながら形成される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明は、正極板と陰極板及び二つの極板の間に位置する隔離板を含む電極群と、電極群を収納するケースと、ケースを密封させるキャップ組立体と、正極板及び陰極板と電気的に連結される保護回路と、保護回路と電気的に連結される正極端子及び負極端子を含む二次電池を提供する。
【００１５】
前記二次電池は保護回路を覆うモールディング部をさらに含む。モールディング部は樹脂硬化物、例えばエポキシ樹脂からなる。
【００１６】
前記保護回路とモールディング部はキャップ組立体上部に位置できる。
【００１７】
前記二次電池は電気自動車用またはハイブリッド電気自動車用である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、各単位電池の保護のための回路構成をＢＭＳに設置する必要がないのでＢＭＳの回路構成を単純化することができる。また、電池モジュールを構成する各単位電池を一つの本体にパッケージ化することによって電池モジュールを単純化且つ規格化することができる。また、保護回路が各単位電池ごとに設置されてモールディング部で覆われることによって単位電池の安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の単位電池２は正極板４と陰極板６が隔離板８を間に置いて位置する電極群１０と、電解液と共に電極群１０を収容できるように一側先端が開放されたケース１２と、ケース１２の開口部上端に設置されてケース１２を密封するキャップ組立体１４と、キャップ組立体１４上部に設置され、電池を保護する保護回路１６と、保護回路１６を覆うモールディング部１８を含む。
【００２１】
モールディング部１８は保護回路１６を覆いながらキャップ組立体１４外側に付着されて単位電池２と保護回路１６を一体に連結させる。つまり、単位電池２と保護回路１６はモールディング部１８を媒介として一つのユニットに一体化する。
【００２２】
ここで、モールディング部１８は液状の樹脂が硬化されたものであって、保護回路１６が設置されたキャップ組立体１４上に液状の樹脂を塗布して保護回路１６を覆った状態でこれを硬化すれば、キャップ組立体１４上部に上述したモールディング部１８を形成することができる。モールディング部１８を形成する樹脂は常温で硬化され、電池の性能に影響を与えない材質であれば良く、好ましくはエポキシ樹脂や熱可塑性樹脂からなる。
【００２３】
前記電極群１０の構成をさらに詳細に説明すれば次の通りである。
【００２４】
本実施形態では角形のケース１２にゼリーロール形態に巻かれた電極群１０が位置する場合を例として説明する。また、正極集電体２０及び負極集電体２２と各々電気的に連結される正極板４の無地部４１と陰極板６の無地部６１が電極群１０を構成する各極板４、６の一側端に沿って形成された構造を例として説明する。もちろん、本発明は前記構造に限定されない。
【００２５】
前記電極群１０は各々の活物質が集電体にコーティングされたコーティング部を含む正極板４と陰極板６が隔離板８を間に置いて積層された状態で、これらが渦流状に巻かれたゼリーロールタイプに形成される。そして正極板４の無地部４１と陰極板６の無地部６１は電極群１０の両端に対向配置される。
【００２６】
これによってケース１２を垂直に立ててキャップ組立体１４がケース１２上部に位置する時を基準に仮定すれば、正極板４の無地部４１はケース１２上部に向かって位置し正極集電板２０と溶接され、陰極板６の無地部６１はケース１２下部に向かって位置して負極集電板２２と溶接される構造になる。
【００２７】
前記キャップ組立体１４はケース１２と接触する負極プレート２４と、ガスケット２６を通じて負極プレート２４と絶縁され、正極リード２８と連結される中間端子３０を含む。中間端子３０は正極リード２８を通じて正極集電板２０と電気的に連結され、負極プレート２４はケース１２を通じて負極集電板２２と電気的に連結される。
【００２８】
保護回路１６はキャップ組立体１４上部に位置し、その外側に正極端子３２と負極端子３４を備える。保護回路１６はその正極端子が第１リード３６を通じて中間端子３０と電気的に連結され、その負極端子が第２リード３８を通じて負極プレート２４と電気的に連結される。保護回路１６は単位電池２の異常動作時に単位電池２の電気的連結を回路的に遮断して単位電池２を保護する。
【００２９】
一方、上述した構造の単位電池を複数に配列して構成される電池モジュールについて説明する。
【００３０】
図２に示すように、電池モジュール４０はケース１２一側に電池を保護する保護回路１６が設置され、その上にモールディング部１８が形成された複数の単位電池２と、単位電池２と電気的に連結されるＢＭＳ４２を含む。
【００３１】
各単位電池２は電池モジュール４０の外形をなすハウジング（図示せず）内に一定の間隔をおいて配列されて連結部材４４を通じて相互電気的に連結される。このような単位電池２はＢＭＳ４２に電気的に連結されてＢＭＳ４２によって動作が制御される。
【００３２】
前記ＢＭＳ４２は電池モジュール４０のと充放電、過電流、過大入力及び過熱を防止するために入力または出力電流を制限する回路構成を有する。本実施形態で電池モジュール４０を構成する各単位電池２がそれ自体に保護回路１６を備えているので、ＢＭＳ４２の回路を設計することにおいて各単位電池２の保護に対する回路構成を除くことができる。
【００３３】
つまり、単位電池２を保護する保護回路１６がモールディング部１８に覆われて各単位電池２に個別的に設置されることによって、単位電池２と別途に備えられるＢＭＳ４２で保護回路１６の構成を除くことができるので、それだけＢＭＳ４２の回路構成を単純化することができる。
【００３４】
一方、本発明の第２実施形態と第３実施形態によれば、電池モジュールは樹脂モールディングを通じてＢＭＳを単位電池と一体化させることができる。
【００３５】
図３と図４に示すように、本発明の第２実施形態における電池モジュール４６は単位電池２’を保護する保護回路１６が設置され、その上にモールディング部１８が形成される複数の単位電池２’と、単位電池２’上部に結合されるＢＭＳ４８と、単位電池２’上部でＢＭＳ４８を覆いながら形成される前面モールディング部５０を含む。ＢＭＳ４８と単位電池２’間の電気的連結は通常の方法で行われる。
【００３６】
前記ＢＭＳ４８は基板状のものからなり、単位電池２’の正極端子３２及び負極端子３４が嵌合される複数の結合孔４８１を備える。その後、ＢＭＳ４８は一定の間隔をおいて配列された複数の単位電池２’上部でこれら単位電池２’と結合する。
【００３７】
そしてＢＭＳ４８上に液状の樹脂を塗布した後、硬化して前面モールディング部５０を形成する。前面モールディング部５０は単位電池２’に提供されるモールディング部１８と同一な材質からなる。その結果、複数の単位電池２’とＢＭＳ４８及び前面モールディング部５０が一つの本体を構成して電池モジュール４６を構成する。
【００３８】
このように各単位電池２’は個別的にモールディング部１８が形成されて保護回路１６を一体に備え、前面モールディング部５０がＢＭＳ４８を複数の単位電池２’上部に固定させる。したがって、電池モジュール４６はその内部にＢＭＳ４８を内蔵して複数の単位電池２’とＢＭＳ４８を一つの本体にパッケージ化することによって構造を単純化させることができる。
【００３９】
図５と図６に示すように、本発明の第３実施形態における電池モジュール５２は保護回路１６’を備える複数の単位電池２”と、単位電池２”の保護回路１６’上部に位置し、各単位電池２”と電気的に連結されるＢＭＳ４８’と、単位電池２”上部に形成され、各単位電池２”の保護回路１６’とＢＭＳ４８’を覆う前面モールディング部５０’を含む。
【００４０】
本実施形態では各単位電池２”にモールディング部を備えなくても前面モールディング部５０’によって複数の単位電池２”とＢＭＳ４８’を一つの本体にパッケージ化することができる。
【００４１】
前記本発明の電池モジュール４０、４６、５２は、高出力及び大容量特性が要求される電気自動車用またはハイブリッド電気自動車用電池として効果的に使用することができる。
【００４２】
前記では本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができ、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、高出力及び大容量特性が要求される電気自動車用またはハイブリッド電気自動車用電池に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態による電池モジュールの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による二次電池の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による電池モジュールの斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態による電池モジュールの側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による電池モジュールの斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態による電池モジュールの側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２、２’、２”  単位電池
４  正極板
６  負極板
８  隔離板
１０  電極群
１２  ケース
１４  キャップ組立体
１６、１６’  保護回路
１８  モールディング部
２０  正極集電体
２２  負極集電体
２４  負極プレート
２６  ガスケット
２８  正極リード
３０  中間端子
３２  正極端子
３４  負極端子
３８  第２リード
４０、４６、５２  電池モジュール
４１  正極板の無地部
４２、４８、４８’  BMS
４４  連結部材
５０、５０’  前面モールディング部
６１  負極板の無地部
４８１  結合孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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